wi-fi offload - samanehsabz.com · اب اهنت لاوصا یسرتسد عون نیا ،دش...

واحد فنی شرکت سامانه سبز رایان

Wi-Fi OFFLOAD

گردآورنده:

فهرست

3............................................................تعریف........................................................................................................................

Wi-Fi Offload...................................................................................................................................3 مروری بر معماری

5....................................................................................................................................... (Authentication)تایید هویت

Portal Based ................................................................................................................................................................................6تایید هویت

EAP ......................................................................................................................................................................................7تایید هویت بر پایه

9.........................................................................................................................................نسل بعدی هات اسپات ................

01..................................................................................................................................ای از تایید هویت ....................خالصه

01............................................................................................. (Policy and Charge Control)کنترل سیاست و شارژ

PCEF ......... 00...........................................................................................................................................................مستقل

GTP بهGGSN ..... 01................................................................................................................................................سنتی

PCC ........................................................................................................................................................01مالحظات ادغام

LTE ...................................................................................................................................................................................05

09......................................................................................................... (Inter-Radio-Handover)تحویل بین رادیویی

S2a-Based Handover ............. 02.......................................................................................................................................بدون کالینت

S2c-Based Handover (client based) ...........................................................................................................................................00

3G-to-Wi-Fi Handover ..........................................................................................................................................02هایی برای گزینه

Inter-Radio Mobility Conclusion .......................................................................................................................15

15...........................................................................................غیر قابل اطمینان ............ Non-3GPP IPشبکه دسترسی

12..............................................................................................................................................................گیری ...........نتیجه

12.......................................................................................................................................................................مراجع ..........

تعریف

آورده کردن مطالبات مشتریان خود ترافیک شبکه موبایل به سرعت در حال رشد است و تامین کنندگان خدمات باید قادر به بر

توان نمی (RF)های رادیویی در فرکانس را های رادیویی محدود به قوانین فیزیکی است و پیشرفت چندانیتکامل فناوری شبکه باشند.

در حال رسیدن به محدوده قانون شانون است، طیف در دسترس برای Term Evolution (LTE)-Long روش .انتظار داشت

)interference-to-carrier(تنها راه افزایش ظرفیت کل شبکه موبایل افزایش نرخ سیگنال به نویز و های موبایل محدود است داده

های سلول کوچک است.سازی فناوریها و پیادهبا کاهش اندازه سلول

شود )مراکز خرید، هایی است که حجم وسیعی از داده تولید میقرار دادن آنها در محل ،های کوچکاستفاده از سلولبهترین راه برای

گذرانند که در نتیجه ترین زمانشان را در آنجا میهایی که مشترکین بیشحمل و نقل عمومی( و همچنین مکان ها، مراکزورزشگاه

ها و ...(.کنند )خانه، شرکتمیحجم وسیعی از داده را نیز مصرف

Fi-Wi اند مقادیر توهزینه برای بسیاری از اپراتورها است؛ زیرا میبه عنوان یک فناوری سلول کوچک، یک وسیله بسیار مناسب و کم

قرار زیر است:های آن به برخی از قابلیت های متنوع و جدیدی را ارائه دهد.کرده و سرویس offloadباالی ترافیک داده موبایل را

زیاد بسیار های موجودسازیپیاده -

کنند.که از این فناوری پشتیبانی می یهایدستگاهتمام در دسترس بودن برای -

مقرون به صرفه -

قادر به ارتباط با مشترکین جدید بدون نیاز به سیم کارت -

در تمام دنیاظرفیت طیف موجود -

های هسته موبایلشبکهدر دسترس بودن استانداردها برای ادغام -

کند تا موبایل را بررسی میهای موجود ها و ادغام آن با سایر شبکه، قابلیتWi-Fi offloadاین نوشته مفاهیم تکنیکی معماری

آفلود بهینه ترافیک داده مشترکین فراهم سازد.راهی مناسب برای بتواند

Wi-Fi Offloadمروری بر معماری

3GPP IP-nonبا نام مختلف است که Fi-Wiدسترسی نوع دو دارای Partnership Project (3GPP)استاندارد نسل سوم

.شوندنیز نامیده می

است که یا Fi-Wiعرفی شد و شامل هر نوع دسترسی م 3GPP Release 6 (2005): در (Untrusted) غیر قابل اطمینان

های منازل مشترکین و ... ( یا دارای امنیت کافی نباشند WLANهای فضای باز، اسپاتتحت کنترل اپراتور نیستند ) مانند هات

)مانند تایید هویت، رمزنگاری و ...(.

: دسترسی قابل اطمینان عموما دسترسی است که تحت نظارت اپراتور ساخته شده است و دارای رمزنگاری (Trusted) قابل اطمینان

LTEاستاندارد تنها برای روش دسترسیاین باشند.میهای امن تایید هویت و روش )air encryption-the-over(در هوا

3GPPاند، ها بر پایه مدل قابل اطمینان ساخته شدهگرچه امروزه اکثر طراحی معرفی شده است. 3GPP Release 8 (2008)در

با اصوال تنهاهمانطور که بیان شد، این نوع دسترسی ال حارائه نکرده است. با این 3Gو 2Gهای هنوز راهنمایی برای ادغام هسته

LTE's evolved packet core (EPC) شود.ادغام می

non-دسترسی های ادغام هستند بخش قابل توجهی از این نوشته، روش 3Gهای موبایل بر پایه که امروزه اکثر شبکهاین دلیلبه

3GPP IP 3قابل اطمینان را باG mobile packet core (MPC) همراه با معماریpolicy and charging control

(PCC) 3گرچه عنوان دسترسی کند.توصیف میGPP IP-non قابل اطمینان تنها برایEPC تعریف شده است، این نوشته

کنترل شده توسط اپراتورهای موبایل را توصیف کند. Fi-Wiهای گسترش داده تا شبکه 3Gتعریف آن را به محیط

3GPP 24.302 :3برای یک شبکه دسترسی "به این معنی استGPP IP-non بین تجهیزات کاربر و اتقابل اطمینان، ارتباط

EPC .سرویس تامین کنندگانهای بنابراین آخرین معماری "امن استFi-Wi که در بردارندهExtensible Authentication

Protocol (EAP) و تایید هویت based-IEEE 802.1X رمزنگاری همچنین دارایهستند، وbased RF-IEEE 802.11i

Datagram Transport Layer Security (DTLS)و های وایرلس access pointو تامین اختیاریو استفاده از کنترل

وجود دارند را Fi-Wi، تمامی عناصری که برای تامین کننده سرویس هستند امنهای control planesبرای داشتن کاربران و

قابل اطمینان در نظر گرفت. 3GPP-nonتوان به عنوان می

مشخص شده 3GPPهمانطور که در استاندارهای EPCبه سمت ادغام هاتوان تکامل معماریاحی شد، میطر 3Gبعد از آنکه

Wi-و 3G ،LTEدر هنگام تغییر وضعیت بین IPتر از آن ماندگاری آدرس متداولو Session mobility است را توصیف کرد.

Fi .کند؛ های غیر قابل اطمینان صحبت میهای ادغام شبکهاین متن همچنین در مورد مدل نیزتحت پوشش قرار خواهند گرفت

شوند.سازی میهای موبایل کمتر پیادهگرچه این شبکه

Fi-Wiهیچ جزئیاتی در مورد شبکه شود.گفته می Fi-Wiبه اختصار شبکه Fi-Wi، به شبکه دسترسی 3GPPدر مشخصات

Wi-زیرساخت شبکه شود.تقسیم می (gateway)در این متن شبکه به دو بخش اجزای دسترسی و دروازه مشخص نشده است.

Fi :برای آفلود داده موبایل دارای سه بخش است

)Fi-Wi )Fi RAN-Wiشبکه دسترسی رادیویی -

end-Fi back-Wiو سیستم )Fi-Wi )WAGدروازه دسترسی -

- Packet core integration elements

هایی ای از تمامی طراحیو خالصهباشد می LTEو 3Gدهد که شامل عناصر ادغام برای را نشان می Fi-Wiمعماری شبکه 1شکل

دهد.شود را نشان میکه در این حوزه به کار گرفته می

گرفته شود:موارد زیر باید مد نظر قرار برای آفلود داده موبایل به کار گرفته شود، Wi-Fiاگر یک شبکه

تایید هویت: برای اطمینان از اینکه تنها مشترکان مجاز اجازه دسترسی به شبکه را دارند. -

- PCC ،برای صدور صورت حساب :QoS دسترسی به به علتبرای ترافیک تولید شده ترهای مناسبو اجرای سیاست

Fi-Wi3آل با ، که در حالت ایدهGPP PCC است.سازگار

Fi-Wi ،Fi-Wiبه 3Gهای دسترسی مختلف ) بین شبکه service mobility برای: IP persistence)(IP تداوم -

(Fi-Wi، یا در میان شبکه 3Gبه

های بعدی جزئیات این عملکردها را بررسی خواهند کرد:بخش

(Authentication)تایید هویت

انتخاب یک روش .توان به کار بسترا میهای تایید هویت مختلفی ، روشWi-Fiهای کنترل دسترسی مشترکان به شبکهبرای

صال باشد، احتمال ات تر و ناپیداتر باشدمخفیهای تایید هویت از دید مشترک بسیار مهم است. هر چه این روشمناسب بدین منظور

مشترک به شبکه افزایش خواهد یافت.

مانندکنند ) های خاص به کار روند را مشخص میتوانند در شبکههایی را که میهای تایید هویت، انواع مشترکان و دستگاهروش

و ... (. همشترکان با یا بدون سیم کارت، مشترکان اپراتورها، مشترکان بازدیدکنند

د نیازهای تمام مشترکین را برآورده سازند و همزمان دسترسی تواننکه میوجود دارد ویت ، دو نوع تایید هWi-Fiهای جدید در شبکه

است که مشتریانی که based-portalاولین روش، تایید هویت فراهم سازند. Fi-Wiبه شبکه را برای کاربران همیشگی مناسبی

یید و ...(. متناوبا، تا های اس ام اسیکند ) مانند دسترسی محدود، پرداختدارای یک قرارداد دائمی با اپراتور نیستند را شناسایی می

برای مشترکین خود اپراتور که دارای سیم کارت و گواهی هستند امکان دسترسی آسان و بدون مشکل را به شبکه EAP هویت

سازد.م میفراه

based-portalتایید هویت

استاندارد قبل از ارائه دسترسی به مشترکین دارد. HTTPبه شبکه و ارتباطات 2اتصال الیه بستگی به based-portalتایید هویت

Wireless Internet Service Provider Roaming (WISPr) از ارتباطات همچنینHTTP با پرتال برای تایید هویت

کندمیهای کاربران در پس زمینه بدون دخالت کاربر استفاده اندازی دستگاهبرای راه HTTPارتباطات از کند واستفاده می خودکار

.(0)شکل

را که مربوط به مشترکین ناشناس )جدید( است را بالک IPاست که تمامی ارتباطات Wi-Fiدر شبکه WAGاین روش بر پایه

مسئول درخواست اعتبار portal Captive دهد.تغییر مسیر می captive portalرا بر روی یک HTTPی اتصاالت مو تماکرده

شود. از این لحظه، سیگنال داده می AAAتوسط سرور WAGبعد از یک ورود موفق، به تایید هویت یک مشترک است. وکاربران

دهد. معموال مک به این مشترک اجازه دریافت و ارسال اطالعات را می WAGشناخته شده است و AAAمشترک در کش

Fi-Wiدهی اگر یک مشترک محدوده پوشششود. ذخیره می AAAدر همراه با داده کاربر و سرویس اعطایی کاربر نیز هایآدرس

شود و به صورت خودکار بر پایه مک آدرس شناسایی می WAG به وسیلهرا ترک کند و سپس دوباره بازگردد، دستگاه مشترک

نیاز به تغییر مسیر مجدد به پورتال مجدد و وارد شدن Fi-Wiشود، بنابراین مشترک بعد از خارج شدن از محدوده تایید هویت می

شود.نیز خوانده می transparent automatic logon (TAL)سازی مک آدرس به نام این روش ذخیره را نخواهد داشت.

.[1] نمایش داده شده است 2شده در شکل الیه دو به کار گرفته به متصل WAGبرای زمانی که یک TALیک جریان تماس

EAPتایید هویت بر پایه

را برای آن دسته از کاربرانی که از 0کند و تایید هویت الیه استفاده می IEEE 802.1xو EAPاز EAPتایید هویت بر پایه

برای تایید هویت کامل، چندین گواهینامه سازد.اند، فراهم میدارد به دستگاه وصل شده EAPهایی که قابلیت طریق دستگاه

(credential) توانند مورد استفاده قرار گیرند.بسته به قابلیت دستگاه می

و آن را به پیغام (encapsulate)کرده کپسولهرا SIMهای کاربردی هایی که دارای سیم کارت هستند اطالعات برنامهدستگاه

EAP توسط سرور اینها و کنند،تبدیل میAAA برای تایید هویت بهlocation register (HLR)-home شوند.پروکسی می

SIM (RFC 4186)-EAP یا Authentication-EAP ی و استانداردهاAKA; RFC 4187)-Key Agreement (EAP

همانطور که مشخص گیرند. به منظور کپسوله کردن مورد استفاده قرار می HLRهای بسته به نوع سیم کارت مورد استفاده و قابلیت

نیاز دارد. این معماری در subscriber server -home(HSS)و HLRو AAAاست این روش به اتصال داخلی بین سرور

نمایش داده شده است. 4شکل

Transport Layer Security (EAP-EAP-ها را برایتواند گواهینامههای آنها سیم ندارد، اپراتور میبرای مشترکانی که دستگاه

TLS) های مشابه تایید هویت و نسخهEAP.توزیع کند ،

نمایش داده شده است. 5( در شکل HLR)با ادغام EAPتایید هویت نوعی یکجریان تماس

انجام 0دارای مزایای امنیت رادیو است. به این دلیل که تایید هویت در الیه EAPتوجه داشته باشید که تایید هویت بر پایه

های رادیویی رابط در based-802.11iIEEEکدهای رمزنگاری برای رمزنگاری تبادلتوان برای را می EAPهای گیرد، پیغاممی

های برای ارتباطات رادیویی در مقایسه با رابط به منظور تایید هویت بر پایه پرتال تری رااین روش امنیت بسیار بیش به کار گرفت.

کند و قادر به جلوگیری از حمالت ساده به آدرس مک است.رادیویی رمزنگاری نشده فراهم می

اسپاتنسل بعدی هات

)Next Generation Hotspot Task یک گروه ضربت برای نسل بعد هات اسپات، سیسکو و رهبران صنعت 0212در سال

)Group درWireless Broadband Alliance (WBA) .ع صنعت حول یک مجموعه هدف از این کار تجمتشکیل دادند

3Gتوانست یک تجربه مشابه می وشد نامیده می Hotspot 2.0بود که Fi Alliance (WFA)-Wiمشترک از استانداردهای

های اپراتور و ای از دستورالعملنتیجه گروه ضربت نسل بعد هات اسپات، مجموعه و رومینگ ایجاد کند. Fi-Wiبرای تایید هویت

سازگاری این گواهینامه، رفت.انتظار می Fi Alliance-Wiاز 0210است که در سال Fi Certified Passpoint-Wiبرنامه

کند.تایید هویت و رومینگ را برای اپراتورها و فروشندگان تجهیزات تضمین می

را Fi-grade Wi-carrierهای امکان مدیریت بهتر شبکه سازد وسیسکو، نسل بعد هات اسپات را نمایان می Fi-SP Wiراهکار

سازد.فراهم میتامین کنندگان سرویس برای

IEEE 802.11u ،Fi Protected Access 2 (WPA 2) -Wiسه بلوک اصلی برای نسل بعدی هات اسپات وجود دارد:

Enterprise و تایید هویتbased-EAPمراجعه فرمایید. [2]تر به مرجع . برای کسب اطالعات بیش

ای از تایید هویتخالصه

هستند Fi-Wiهای دسترسی سازی شبکهبه علت عملکردهای مکمل هر دو روش تایید هویت، اپراتورهای موبایلی که در حال پیاده

کنند.سازی میهایشان پیادهتایید هویت بر پایه پرتال را در شبکه و IEEE 802.1Xو EAPمعموال هر دو تایید هویت

مشترکانی است که در حال بازدید از شبکه هستند بدون اینکه هنوز هیچ ارتباطی با اپراتور داشته تایید هویت بر پایه پرتال مناسب

ها را ها و کلمات عبور اس ام اسهای کارت اعتباری، کوپننظیر پرداخت Fi-Wiاین تایید هویت، موارد استفاده عمومی از باشند.

سازد.را امکان پذیر می Fi-Wiهای در آمدهای جدید از شبکه امکان کسبدر کل، سازد.پذیر میامکان

دهد. این تایید هویت امکان یک ارتباط هدف قرار میهستند را هایی که دارای سیم کارت اپراتور، دستگاهEAPتایید هویت بر پایه

کند، تنها به یک را برای اولین بار پیدا می Fi-Wiیک شبکه ،سازد )زمانی که یک دستگاهامن و ناپیدا را برای مشترک فراهم می

EAP-یا SIM-EAP تایید هویتهای واقعی، استفاده از سازیدر پیادهنیاز است(. service set ID (SSID)پیکربندی اولیه از

AKA شود.لود میتر از آفجویی هر چه بیشو بنابراین سبب صرفه دشومنجر به استفاده بسیار بهتر از شبکه توسط مشترکین می

Fi-Wiتر دسترسی به شبکه سازی هر چه بیش، اپراتورها قادر به سادهFi Certified Passpoint-Wiهای با معرفی دستگاه

ندارند )بر خالف Fi-Wiای از طرف مشترک برای اتصال به شبکه ، نیاز به هیچ مداخلهIEEE 802.11uهای دستگاه شوند.می

) WLAN های نسل بعد هات اسپاتهای رومینگ بر پایه توصیهتوافقنامهداشتند(. SSIDکه نیاز به انتخاب قدیمیهای دستگاه

)Exchange [WRIX]-Roaming Inter، تجهیزات کاربر که دارای پشتیبانی ازIEEE 802.11u سازد تا ا قادر میرهستند

های بازدید شده انتخاب کنند.مناسب را به صورت خودکار حتی در شبکه SSIDبتوانند

(Policy and Charging Control)کنترل سیاست و شارژ

رف شارژ برای مشترکان ص ها ویا یکسان به قوانین اجرای سیاستمشابه ای اپراتورهای موبایل، دسترسیهترین نگرانییکی از مهم

بخش حیاتی آفلود PCC (PCC integration)بنابراین، طراحی ادغام گیرد.ی است که مورد استفاده قرار می RANنظر از

Fi-Wi .است

، استفاده مجدد از عناصری است که PCCدهد که کارآمدترین راه برای ادغام ها به دست آمده نشان میسازیتجربیاتی که از پیاده

در یک شبکه سازی شدهپیاده PCCبه زیرساخت ،یک گزینه ادغام واقعی مورد استفاده قرار گرفته است. 3GPPهای برای سرویس

کند که دارای یک عملکرد اجرای شارژ و سیاست اگر یک اپراتور از یک دستگاهی استفاده می اپراتور موبایل خاص بستگی دارد.

به عنوان یک دروازه اضافی که توسط WAGاست، ) policy and charging enforcement function(PCEF)(مستقل

EFCP اگر شود، ادغام خواهد شد.رسانی میخدمتPCEF باGPRS) support node (GGSN)( ،ادغام شودWAG ممکن

GPRS Tunneling Protocol به یک تونلرا Fi-Wiتقلید کند و جلسات GPRS support node (SGSN)است از یک

(GTP) به سوی GGSN .کند.های بعد در مورد جزئیات این دو گزینه صحبت میبخش سنتی تغییر وضعیت دهد

استاندارد کند.توصیف می 3G PCCو 2Gرا با قابل اطمینان 3GPP-nonتوجه داشته باشید که این نوشته ادغام دسترسی

3GPP های استاندارد برای ادغام در ادامه این نوشته، معماری کند.هیچ دستورالعملی را برای این ادغام پیشنهاد نمیLTE و ادغام

ورد بررسی قرار خواهد گرفت.م 3GPP IP-nonدسترسی غیر قابل اطمینان

PCEF مستقل

در شود.اندازی میراه PCCبرای ادغام PCEFبه منظور ارسال ترافیک داده کاربر به WAGمستقل، PCEFدر یک سناریو

برانی های مشتریان، ترافیک عمده فروشی، کارهمین زمان، ترافیکی که نیاز به کنترل سیاست ندارد )ترافیک ایجاد شده به علت بازدید

(.6م به اینترنت را خواهند داشت )شکل تصال مستقیاجازه اکنند و ...( که به صورت همزمان از کوپن استفاده می

دارد، مکانیزمی به منظور همزمان کردن PCEFنیاز به مرتبط کردن هویت کاربر با جریان داده عبوری از PCEFبه این علت که

های کاربر مرتبط شوند(. توانند با طرح دادههای فردی میهای دادهمورد نیاز است )بنابراین بستهکاربر IPهویت کاربر با آدرس

)session user یجادبه منظور ا PCEFدر )RADIUS )function RADIUS proxyمعموال عملکرد پروکسی

)information مورد آید،یک کاربر خاص میبرای های محاسباتی که از دروازه دسترسی های موجود در پیغامبر اساس ویژگی

دهد.جریان تماس معمولی را نشان می 7شکل گیرد.استفاده قرار می

دروازه RADIUSهای در پیغام PCEFهای اساسی مورد نیاز سازی شود، اپراتور باید تضمین کند که دادهاگر این مدل پیاده

جلسات مشترکان، اطالعات مشخصات مشترکان IPاند. عالوه بر آدرس پروکسی شده AAAدسترسی وجود دارند یا از طریق

المللی ، تعداد دایرکتوری مشترکان بین) subscriber identity (IMSI)international mobile(المللی موبایل بین

و نام نقطه )mobile station international subscriber directory number (MSISDN)(های موبایل ایستگاه

نیز معموال مورد نیاز است. )associated access point name (APN)(دسترسی مربوط

GTP بهGGSN سنتی

)پروتکل داده بسته GTPبه تونل Fi-Wiاست، گزینه وارد کردن اجباری جلسات GGSNناپذیر بخش جدایی PCEFاگر

)packet data protocol [PDP] context( ) ممکن است بهترین روش برای ادغامPCC .ترافیکی که به مشترکان موبایل باشد

(.8شود )شکل ارسال میپردازش کرد، مستقیما بر روی اینترنت GGSNتوان آنها را در اپراتور تعلق ندارد و بنابراین نمی

نکته مهم دیگری که باید مد سازی مورد نیاز است.برای این مدل پیاده WAGبر روی GTPهمانطور که مشخص است، پشتیبانی

این اپراتور ضروری است. PCCاست که برای سیستم PDP contextهای مورد نیاز در درخواست نظر قرار داد دسترسی ویژگی

باشند.می APNو QoS، پروفاین IMSI ،MSISDNهای معموال شامل ویژگی

است. 9سازی مطابق شکل جریان تماس برای این مدل پیاده

ناپیدا IPتواند جلسات گیرند، این راهکار نمیقرار می GGSNبر روی Fi)-(3G and Wiت توجه کنید که گرچه تمامی جلسا

جلسات فردی 3G PDPو Fi-Wiهای این محدودیت به این دلیل وجود دارد که محیط ایجاد کند. 3Gو Fi-Wiهای بین شبکه

GGSNاینکه یک ضمینبرای ت یراه 3GPPمتاسفانه، استاندارد .صورت همزمان باز کند د آنها را بهتوانهستند و دستگاه کاربر می

پذیر بنابراین استقرار جلسات بر روی یک دستگاه یکسان امکان انتخاب شده است ندارند. PDPیکسان برای هر دوی این دو محیط

باشد.نمی

PCCمالحظات ادغام

توجه کنید:، به نکات زیر PCCدر هنگام ادغام

، ادغام LTEهمانطور که در آینده اشاره خواهد شد، هستند. 3Gاند معتبر بوده و مورد نیاز هایی که فهرست شدهگزینه -

کند.ایجاد می PCCبنابراین در و EPCدر )native integration( بومی

برای فراهم کردن اطالعات الزم برای شارژ است )خصوصا برخی از این خواص بخشی از تایید WAGعنصر حیاتی، قابلیت -

و QoS، پروفایل MSISDNبه عنوان مثال: ، و در صورت نیاز باید به صورت مجزا بازیابی شوندنیستند EAPهویت

(.3GPPمشخصات شارژ

رافیک این ت اداره کند )مشترکان بدون سیم(. تواند کاربرانی که مشتریان موبایل اپراتور نیستند رانمی PCEFمعموال، -

اگر این جلسات نیاز به عملکردهای سیاست و شارژ داشتند، این کار مستقیما شود.مستقیما بر روی اینترنت فرستاده می

انجام خواهد شد. end-Fi back-Wiو WAGهای توسط سیستم

LTE

، در این بخش صحبت کنیمنام دارد (session handover) که Fi offload-Wiمعماری عملکرد قبل از اینکه در مورد سومین

جلسات کاربر و استقرار آنها mobility ها برای درک بهتراین آزمون شود.پرداخته می LTEدر سناریوی PCCبررسی ادغام به

کنند.کمک می

3GPP TS 23.402 3های دسترسی محلی شبکه ادغامGPP IP-non قابل اطمینان و غیر قابل اطمینان را درEPC توصیف

در استاندارد مورد پذیرش قرار معتبر است دیگری 3GPPنیز همانند هر شبکه دسترسی Fi-Wiشبکه این مسئله که کند.می

به منظور ادغام استفاده کنند و بنابراین همکاری انواع EPCسازد که از اجزای استاندارد پذیرش اپراتورها را قادر میاین .گیردمی

کند.ها را تضمین میمختلف دسترسی

به منظور وارد کردن کند.همانطور که پیش از این اشاره شد، این متن در ابتدا تنها بر قسمت قابل اطمینان معماری تمرکز می

packet data network gatewayرا وارد Fi-Wiاند که هر دوی آنها جلسات ، دو رابط تعریف شدهEPCبه Fi-Wiترافیک

GW)-(P دهد.مراحل این عملیات را نشان می 12کنند. شکل می

تجهیزات کاربران باید از آن پشتیبانی است و Stack Mobile IP Version 6 (DSMIPv6)-Dualبر پایه پروتکل S2cرابط

کند که به منظور ارسال و دریافت تمام ترافیک به ایجاد می GW-Pیک ارتباط تونل بین تجهیزات کاربر و DSMIPv6 کنند.

این اندازی است.مجازی به تونل در طول فرآیند راه IPمسئول اختصاص آدرس GW-P گیرد.تجهیزات کاربر مورد استفاده قرار می

به این علت که تمام ترافیکی که به داده مورد استفاده قرار گرفته است. LTEاست که برای جلسات ی pool از همان IPآدرس

تواند دید کاملی از ترافیک کاربران خواهد داشت و می GW-Pشود، شود از طریق تونل ارسال میشود و از آن دریافت میارسال می

PCC ای که در جلسات و یا سایر عملگرهای الزم را به همان شیوهLTE (.11)شکل گیرد، به کار گیردتفاده قرار میمورد اس

این است. EPCبه Fi-Wiبرای ارسال ترافیک از شبکه S2aنشان داده شده است انتخاب رابط 11گزینه دیگری که در شکل

شود و دید کاملی منتهی می GW-Pاین رابط به ،cS2همانند است. v6 (PMIPv6)pProxy Mobile Iرابط بر پایه پروتکل

نیاز به هیچ تغییری در تجهیزات کاربر ندارد. PMIPv6تفاوت آنها در این است که پروتکل کند.پذیر میامکان را به ترافیک کاربر

قابل اطمینان، امکان 3GPP IP-nonدر شبکه دسترسی )wireless access gateway (WAG)(دروازه دسترسی وایرلس

IPیک آدرس GW-Pکند و از یک تونل ایجاد می WAG کند.موبایل برای کالینت ناپیدا شوند را فراهم می IPهای اینکه عملگر

اختصاص داده IPدر این روش، به دستگاه کاربر یک آدرس دهد.اختصاص می Fi-Wiکند و این آدرس را به ارتباط درخواست می

بیند بلکه آن را به صورت یک آدرس فیزیکی که مجازی نمی عنواناست ولی این آدرس را به GW-Pشود که بخشی از استخر می

بیند.است می Fi-Wiمستقیما بر روی رابط

به اینترنت WAG، ارتباط مستقیم از EPCعالوه بر ترافیک تونل شده به دهد.را نشان می LTEنمایی از یک معماری 10شکل

باشد.برای کاربرانی که مشترکان موبایل اپراتور نیستند امکان پذیر می

نیاز S2cروش سازی دارند.اند و هر کدام معنی خاص خود را برای پیادهدر اینجا به کار گرفته شده (S2a , S2c)دو روش ادغام

این خصوصیت ممکن است بیهوده نباشد؛ زیرا شبکه است. based-clientبه اعمال تغییرات بر روی دستگاه کاربر دارد و از این رو

های عامل ها و سیستماپراتور موبایل باید تضمین کند که تعداد زیادی از گوشی افزار کالینت برای عملگرها دارد.موبایل نیاز به نرم

ان را افزار به روز کند و باید مشترکهای جدید نرمدهی شوند، باید دستگاه کاربر را با نسخهآدرس ،افزارنند به وسیله نرممختلف بتوا

، A زفا دهد.مینشان شده است تعریف 3GPP توسطرا که اتصالی 12شکل افزار کالینت استفاده کنند.تشویق کند که از نرم

جلسه به عنوان ، Cشود و در فاز باز می GW-Pبه سمت DSMIPv6، تونل Bدهد. در فاز را نشان می Fi-Wiاتصال به شبکه

نشان داده شده است. PCRFها برای جلسات با استفاده از شود. همچنین در شکل استقرار سیاستدهی میفعال عالمت

و تحویل Fi-Wiکنترل فعال سازی ،اینجا این است که اپراتورمسئله در کند.افزار کالینت را حذف میمشکالت نرم S2aروش

این از دست دادن کنترل ممکن است منجر به رفتارهای غیر منتظره دستگاه کاربر در دهد.جلسه در دستگاه کاربران را از دست می

تعریف شده است نشان 3GPPاتصالی را که توسط 14شکل و بر عکس باشد. Fi-Wiبه 3GPPهنگام تغییر وضعیت از دسترسی

برای نیز بخشی از این شبکه است. WAGو است Fi-Wiبیانگر شبکه قابل اطمینان 3GPP IP-nonشبکه دسترسی دهد.می

مراجعه فرمایید. 3GPP TS 23.402تماس لطفا به نجریا تر در موردکسب اطالعات بیش

Radio Handover)-(Interتحویل بین رادیویی

خصوصا شود ضروری است.استفاده می حوزه، آشنایی با اصطالحاتی که اغلب در این handoverهای مختلف پیش از تحلیل روش

سازی شوند آشنایی داشت.توانند پیادههایی که بسته به نیازهای اپراتور موبایل می handoverباید با انواع

شود که یک مشترک از یک ایستگاه رادیویی به دیگری وارد می است فرآیندها هنگامیترین یکی از مهم های داده موبایل،در شبکه

(handover) فرآیندhandover دهد بیانگر رفتار شبکه هنگامی که یک مشترک از یک نوع رادیو به دیگری تغییر وضعیت می

(.Fi-Wiبه 3G)به عنوان مثال از باشد.می

شود، باید بین نیازهاینوعی که در شبکه اپراتور به کار گرفته می توان مورد استفاده قرار داد.را می handoverامروزه انواع کمی از

مشترکان و پیچیدگی معماری تعادل برقرار سازد.

- Handover بدون تداوم آدرسIP (handover )هنگامی که یک مشترک به شبکه دسترسی اتصال :Fi-Wi متصل

جدید اختصاص داده IPیک آدرس به آن Fi-Wiمشترک به صورت ناپیدا تایید هویت می شود و توسط شبکه شود، می

UDPو TCPتمام اتصاالت جدید به عنوان منبع استفاده کنند. IPتوانند از آدرس تمام ارتباطات جدید می شود.می

دوبارهباید را هاسوکترا غیر فعال کند، این 3G ،کاربراگر دستگاه برقرار باقی بمانند. 3Gتوانند همچنان در شبکه می

برقرار کرد. Fi-Wiجدید در IPهای به صورت خودکار و با آدرس

- Handover با تداوم آدرسIP (IP handover هنگامی که یک مشترک به شبکه :)Fi-Wi شود، به مشترک متصل می

UDPو TCPاگر اتصاالت کند.از آن استفاده می LTEو 3Gشود که در شبکه اختصاص داده می IPهمان آدرس

یک رابط برای استفاده از(، UEدر TCP/IPسازی پشته ) به دلیل پیاده باشندبرقرار شده محدود به یک رابط فیزیکی

Fi-Wi از همان آدرس گرچه ، باید مجددا برقرار شوند جدیدIP .استفاده خواهند کرد

- andoverh ransparentT نوع : اینhandover مشابهhandover IP ،ولی این استhandover باید در محدوده

ویدیو و ...(. به عنوان و VoIPای فراهم باشد رخ دهد )به عنوان مثال های کاربردی رسانهزمانی که امکان استفاده از برنامه

استفاده کرد تا اتصال بتواند TCPاز سوکت plane-control و برای پروتکل UDPها از سوکت مثال، باید برای رسانه

دهد، به کار خود ادامه تغییر وضعیت می 3Gو Fi-Wiبدون وقفه یا کاهش کیفیت در زمانی که دستگاه بین اتصاالت

دهد.

ها یکپارچه تنها با همکاری دستگاه کاربران قابل دستیابی است که بدین معنی است که در ترمینال handoverتوجه داشته باشید که

افزار یک آداپتور رابط مجازی را کالینت(. در کمترین حالت نیاز است که نرم افزارنرمافزار مورد نیاز است )برای به روز رسانی نرم

افزار کالینت در باال مورد های مربوط به نرمچالش را بپوشاند. UDPو TCPهای فراهم کند تا ساختار رابط فیزیکی برای سوکت

اند.بحث قرار گرفته

3GPPهای ، مکانیزمhandover برایFi-Wi قابل اطمینان را تنها به عنوان بخشی از معماریLTE .برای تعریف می کند-Wi

Fi 3های پیشنهادی برای غیر قابل اطمینان، طرحG وLTE .3های دسترسیاین بخش با نگاهی به شبکه وجود داردGPP -non

IP قابل اطمینان درLTE شود.آغاز می

Based Handover-S2a )بدون کالینت(

بر پایه شبکه ساخته based IP mobility-network برای این است که S2aبه عنوان یک پروتکل برای رابط PMIPv6مزیت

در این ها فراهم سازد.را بین انواع مختلف دسترسی IPآدرس handoverتواند شده است. بنابراین، بدون درگیری با کالینت، می

های بین دروازه Ga TPو PMIPv6های تونلو تغییر وضعیت IPهای مسئول استقرار جلسات، اختصاص آدرس ،GW-Pطراحی،

IP-پشنیبانی کنند تا بتوانند تمام عملیات (MAG)های دسترسی باید از دروازه دسترسی موبایل دروازه دسترسی مختلف است.

node-related mobile .موبایل را انجام دهند

non-عنصر دسترسی دهد.تعریف شده نشان می 3GPP TS 23.402را آنگونه که در handoverجریان تماس 15شکل

3GPP IP یک قابل اطمینان معادل با WAG [3] است.

-wi-provider-provider/service-http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service

701018.html-fi/white_paper_c11

به علت handover 3GPP-to-Fi-Wiمشکالت بدون کالینت است، به خاطر داشته باشید که S2aبر پایه handoverگرچه

)handover )handover decision pointوجود دو رابط رادیویی در دستگاه کاربر و نقش دستگاه کاربر به عنوان نقطه تصمیم

تواند تضمین کند که دستگاه کاربر در حال استفاده از رابط مناسب است.به علت این دو عامل، شبکه هرگز نمی باشد.می

ر است.شود از یک اپراتور به دیگری متغیمناسب به چه چیزی اطالق می: تعریف اینکه یک رابط توجه

http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/service-provider-wi-fi/white_paper_c11-701018.html


یکسانی داشته باشند نیز IPهای باید قادر باشد با دو رابط فیزیکی که ممکن است آدرس TCP/IPگرچه در دستگاه کاربر، پشته

دود به رابط فیزیکی حهای کاربردی مبرنامههای ت سوکت، ممکن اسTCP/IPهای سازیعالوه بر آن، در برخی از پیاده ؛کار کند

باشند.

ده و دهد، اتصاالت برنامه کاربردی باید قطع شها تغییر وضعیت میهای کاربردی بین رابطکه دستگاه کاربر یا برنامهبنابراین، زمانی

باشد که مجددا از روی رابط جدید برقرار شوند.ممکن است نیاز

ناپیدا handoverتواند عملکرد )بدون پشتیبانی دستگاه کاربر( نمی based-PMIPv6ها، معماری با توجه به تمام این وابستگی

اگر یک مدیریت ارتباط مناسب )با آداپتورهای مجازی( که به خوبی طراحی های کاربران تضمین کند.را برای انواع مختلف دستگاه

تواند بهبود یابد.شده باشد بر روی تجهیزات تمام کاربران نصب شود، این موقعیت می

زات ها و استاندارهای تجهیاز تمامی پیشرفت واندکند تا بتها همکاری میستها و چیپسیسکو به صورت مداوم با فروشندگان گوشی

است. مناسب و بدون کالینت روان handoverکاربران پشتیبانی کند که این سبب برآورده شدن نیازها برای یک

based)-Based Handover (Client-S2c

به عنوان نقطه استقرار GW-Pبین تجهیزات کاربر و defined DSMIPv6-IETF از پروتکل S2c ،3GPPبرای رابط

(anchor point)، 3در شبکه کند.می استفادهGPP-non دستگاه کاربر در یک ،GW-P ،مناسبDSMIPv6 سازد و به را می

همان آدرس های کاربردی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.شود که برای ارتباطات برنامهمجازی اختصاص داده می IPآن یک آدرس

IP 3در شبکه دسترسیGPP در هنگامhandover .3شبکه به دستگاه کاربر اختصاص داده خواهد شدGPP به عنوان شبکه

3GPPبر روی شبکه دسترسی DSMIPv6اندازی یک تونل شود و بنابراین دستگاه کاربر نیاز به راهخانگی در نظر گرفته می

.نخواهد داشت

به یک شبکه دسترسی LTEاز یک شبکه دسترسی handover، جریان تماس را در حین 3GPP TS 23.402، از 16شکل

Fi-Wi دهد.نشان می

based handover-Client تواند یک تجربه ناپیدا )شفاف( ایجاد کند، بدون اینکه نیاز به اتصال مجدد جلسات میTCP وUDP

آداپتور ها از روی اینتمام سوکت پوشاند.های فیزیکی پشت آداپتور شبکه مجازی را میافزار تمام رابطداشته باشد، زیرا کالینت نرم

ندارند. TCP/IPاند و نیاز به اتصال مجدد توسط پشته مجازی برقرار شده

Fi Handover-Wi-to-3Gهایی برای گزینه

ها استاندارد نیستند.به کار گرفت، گرچه این طراحی Fi RANs-Wiو 3Gبین handoverتوان برای ایجاد سه نوع طراحی را می

را دارند. EPCدر شبکه هستند؛ پس به طور غیر مستقیم نیاز به ارتقا از شبکه به GW-Pها متکی بر وجود تمام این طراحی

این معماری را نشان 17ادغام کرد. شکل EPCبا capable SGSN-S4را با استفاده از 3Gیک گزینه این است که شبکه

دهد.می

انجام دهد. S2aنوع handoverرا با استفاده از 3Gسازد که ارتباطات می ررا قاد GW-Pاین گزینه

از طریق GW-Pبه DSMIPv6توانند یک تونل این تجهیزات می بستگی دارد. S2cکاربر از تجهیزاتدومین گزینه به پشتیبانی

با اینحال، جلسات ادغام نشده است. EPCبا 3Gدر این مورد، خود شبکه شود، باز کنند.هم می 3Gهر شبکه دسترسی که شامل

های سیاست و ممکن است این روش نیاز به ارتقای سیستم یابند.استقرار می GW-Pهای دسترسی بر روی کاربران از تمامی شبکه

قابل مشاهده نیستند. GW-Pبرای در چنین سناریویی 3G QoSهمچنین پارامترهای داشته باشد. LTEشارژ به استانداردهای

یافته و انتقال GW-Pبه PMIPv6توسط 3Gاتصاالت است. 3G GGSNبر روی S2aگزینه سوم بر پایه پشتیبانی از رابط

شود.ها استفاده نمی GGSNدر اغلب MAGمعموال از این راهکار به علت کمبود عملگرهای شوند.جا مستقر میدر آن

این سازی کنند.پیاده PMIPv6و MIPv6های برای پروتکل IETFهای دیگری را بر پایه استاندارهای توانند طراحیاپراتورها می

سازی شده بستگی دارند و از یک شبکه به شبکه دیگر متغیر هستند.های عناصر اصلی بسته پیادهها به قابلیتطراحی

Radio Mobility Conclusion-Inter

امروزه، استاندارهای زیادی برای برآورده کردن نیازهای ها چندان آسان نیست. RANبین handoverهمانطور که توضیح داده شد،

سازی نشده است.پیاده (live network)های زنده هنوز به طور کامل در شبکه ناپیدا handoverبازار وجود دارند؛ با اینحال،

TCP/IPهای سازی پشتهبینی نیست، پیادهن رفتار سیستم های مختلف قابل پیشآاست که در دستگاه کاربراندر واقع چالش اصلی

مایل دارد سیستم ت باشد.های یکسان نمیتصمیمات متصل شدن و جدا شدن شبکه دسترسی در انواع مختلف گوشی ،کندتغییر می

افزارهای شخص ثالث کالینت اجازه دهد که نرمیبسته باشد؛ بنابراین، اجازه نم level-driverافزار که نسبت به به روزرسانی نرم

Openو Wireless Broadband Allianceو سایر استانداردها )نظیر 3GPP اپراتور را داشته باشند. توسطسازی کامل پیاده

Mobile Alliance) های آفلود )بر ها و متمرکز کردن سیاستبا استفاده از مدیران ارتباطات در حال برطرف کردن این چالش

موارد نیاز به زمان دارند تا ( هستند ولی این Selection Function [ANDSF]و Access Network Discoveryاساس

کامال مورد پذیرش قرار گیرند.

افزارهای کالینت دستگاه کاربر امکان پذیر را با یا بدون نرم handoverسازی انواع استاندارها که های امروزی باید برای پیادهشبکه

کند، آماده باشند.می

غیر قابل اطمینان 3GPP IP-Nonشبکه دسترسی

گرفت.را به عنوان یک دسترسی غیر قابل اطمینان در نظر می Fi-Wiهای شبکه Fi-3GPP Wiنخستین استانداردهای ادغام

نبودند، رمزگذاری نشده بودند و اغلب به EAPها اغلب دارای تایید هویت این شبکه برای این رویکرد دالیل زیادی وجود داشت.

تگاه کاربر ی امنیتی مستقیما بین دسهابنابراین، استاندارد نیاز داشت که مکانیزم کنندگان سرویس شخص ثالث تعلق داشتند.تامین

سازی شوند.و هسته بسته پیاده

صل توانند به آن متکه بتوانند از هر شبکه دسترسی که می زدسامعماری دسترسی غیر قابل اطمینان مشترکان را قادر می در کل

به sec)pIP Security (Iیک تونل ،کاربرافزار موجود بر روی دستگاه بعد از اتصال مشترکان، کالینت نرمشوند استفاده کنند.

شود؛ پس از آن تمامی به آن اختصاص داده می IPکند که در آنجا تونل تایید هویت شده و یک آدرس سمت هسته بسته باز می

توانند از روی هسته می related-PCCشود. تمامی عملگرهای انتقال داده می )packet core( ترافیک داده از روی هسته بسته

موجود مجددا مورد استفاده قرار گیرند.

، دسترسی غیر قابل اطمینان در همان مدرکی LTEدهد. برای را انجام می Fi-Wiو 3G، ادغام 3GPP TS 23.234 هایقابلیت

(document) 3(شود مشخص میGPP TS 23.402( .یک عملگر جدید برای هسته بسته ،استاندارد که دسترسی قابل اطمینان

های ، که مسئولیت آن پایان دادن به تونل )tunnel termination gateway (TTG)(کند، به نام دروازه پایان تونل معرفی می

secpI های و تغییر وضعیت این تونلsecpI های به تونلGTP درGGSN .در معماری های مرسوم استLTE این عملگر ،

این معماری را نشان 18باشد. شکل می evolved packet data gateway (ePDG)بخشی از دروازه داده بسته تکامل یافته

دهد.می

گیرند.را نیز در نظر می radio handover-interاستاندارهای غیر قابل اطمینان فرآیندهای

در این حالت باشد.می S2aشابه با م handoverهای دارای قابلیت PMIPv6ساخته شده بر روی S2b، رابط LTEدر -

ePDG عملیاتMAG دهد.را انجام می

های دسترسی غیر قابل اطمینان نیز مورد استفاده قرار تواند در شبکهمی LTE ،based) handover-S2c (clientدر -

گیرد.

client-است که به طور خالصه، handover، توصیف کننده (3GPP TS 23.327)، یک استاندارد خاص 3Gدر -

based های است و دارای تونلDSMIPv6 بین دستگاه کاربر وGGSN .است

گیرینتیجه

Fi Offload-Wi یک روش مقرون به صرفه و مناسب برای تمامی کسانی است که نیازمند یک فناوری سلول کوچک و کم هزینه

ی تایید هویت مورد بررسی اهداده شد و سپس انواع روش Fi Offload-Wiبا دسترسی باال هستند. در این مقاله ابتدا شرح کلی از

ح داده شد.شر Handoverهای قرار گرفت. در پایان هم انواع روش

مراجع

[1] http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/service-provider-wi-

fi/white_paper_c11-701018.html







اطالعات تماس:

www.samanehsabz.com

24سروستان دهم )جنوب بزرگراه همت( پالک خیابان شریعتی، ابتدای پاسداران، -دفتر مرکزی: تهران

201-00892116تلفن:

201-00892117فکس:









http://www.samanehsabz.com/

wi-fi offload - samanehsabz.com · اب اهنت لاوصا یسرتسد عون نیا ،دش...

Documents